一、直流泄漏電流的測量 

測量泄漏電流和用絕緣電阻表測量絕緣電阻的原理相同，不過直流泄漏電流試驗(yàn)中所用的直流電源一般均由高壓整流設(shè)備供給，用微安表來指示泄漏電流，它比用絕緣電阻表測絕緣電阻*之處是試驗(yàn)電壓高，并可以隨意調(diào)節(jié)， 對不同電壓等級的被試設(shè)備施以相應(yīng)的試驗(yàn)電壓，可比絕緣電阻表測絕緣電阻更有效地發(fā)現(xiàn)一些尚未貫通的集中性缺陷，同時(shí)，在試驗(yàn)的升壓過程中，可以隨時(shí)監(jiān)視微安表的指示，以便及時(shí)了解絕緣情況。另外，微安表比絕緣電阻表讀數(shù)靈敏。 

圖3-20為某發(fā)電機(jī)的直流泄漏電流隨所加直流電壓的變化曲線。在同一直流電壓作用下，良好絕緣的泄漏電流較小，且隨電壓的增加泄漏電流正比增加。絕緣受潮時(shí)，泄漏電流增大；當(dāng)絕緣有集中性缺陷時(shí)，電壓升高到一定值后，泄漏電流激增；絕緣的集中性缺陷越嚴(yán)重，出現(xiàn)泄漏電流激增的電壓將越低，當(dāng)泄漏電流超過一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能找出原因，并加以消除。

1.直流泄漏試驗(yàn)接線

(1)被試品不接地。圖3-21為被試品不接地時(shí)測量泄漏電流或作直流耐壓試驗(yàn)的接線圖。圖中T1為調(diào)壓器，它的作用是調(diào)節(jié)電壓；T2為工頻試驗(yàn)變壓器，通過它將交流低壓變成交流高壓，其電壓值必須滿足試驗(yàn)的需要；高壓硅堆起整流作用，由于被試設(shè)備的電導(dǎo)甚小，試驗(yàn)時(shí)電流一般不超過1mA。現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，可用電壓互感器來代替工頻試驗(yàn)變壓器。

C為濾波電容器，其作用是使整流電壓平穩(wěn)，C越大，加于被試品上的電壓越平穩(wěn)、直流電壓的數(shù)值也就越接近工頻交流高壓的幅值。在現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)被試品的電容C_X值較大時(shí)，濾波電容C可以不加；當(dāng)C_X較小時(shí)，則需接入一個(gè)0.1μF左右的電容器，以減小電壓的脈動。

保護(hù)電阻R₀的作用是限制被試品擊穿時(shí)的短路電流不超過高壓硅堆和試驗(yàn)變壓器的允許值，以保護(hù)工頻試驗(yàn)變壓器和硅堆，故R₀也叫限流電阻，其值可按10Ω/V來選取，通常用玻璃管或有機(jī)玻璃管充水溶液制成。

微安表用作測量泄漏電流，它的量程可根據(jù)被試品的種類及絕緣情況等適當(dāng)選擇。

用圖3-21的接線簡便，這時(shí)微安表接在接地端，讀數(shù)安全、方便，而且高壓引線的漏電流、整流元件和保護(hù)電阻絕緣支架的漏電流以及試驗(yàn)變壓器本身的漏電流均直接流入試驗(yàn)變壓器的接地端而不會流入微安表，故測量比較精確。但此接線被試品不能直接接地，故不適用于現(xiàn)場。

(2)被試品一極接地。為適用于現(xiàn)場被試品外殼接地的情況，直流泄漏試驗(yàn)的接線宜采用圖3-22所示的方式。此時(shí)微安表接在高壓端。為了避免由微安表到被試品的連接導(dǎo)線上產(chǎn)生的電暈電流以及沿支柱絕緣子表面的泄漏電流流過微安表，需將微安表及其到被試品的高壓引線屏蔽起來，使其處于等電位屏蔽中，這樣雜散電流就不通過微安表，不會帶來測量的誤差。但此種接線，微安表對地需良好絕緣并加以屏蔽，在試驗(yàn)中調(diào)整微安表量程時(shí)，必須用絕緣棒，操作不便，且由于微安表距人較遠(yuǎn)，讀數(shù)不易看清。

(3)串級直流裝置。以上的兩種半波整流電路能獲得的最高直流電壓等于工頻試驗(yàn)變壓器輸出交流電壓的峰值U_Tm。如欲得更高的直流高壓并充分利用試驗(yàn)變壓器的容量，可采用圖3-23所示的倍壓整流電路。在圖3-23中，當(dāng)電源電勢為負(fù)時(shí)，整流元件V2閉鎖，V1導(dǎo)通；電源電勢經(jīng)V1、R_b向電容C₁充電至U_Tm；當(dāng)電源電勢為正時(shí)，電源與C₁串聯(lián)起來經(jīng)V2、R_b向C₂充電至2U_Tm。當(dāng)空載時(shí)，直流輸出電壓U_2m=2U_Tm。V1、V2的反峰電壓也都等于2U_Tm，電容C₁的工作電壓為U_Tm，而C₂的工作電壓則為2U_Tm。

當(dāng)需要更高的直流輸出電壓時(shí)，可把若干個(gè)如圖3-23所示的電路單元串接起來，構(gòu)成串級直流高壓裝置。圖3-24是一個(gè)三級串級高壓裝置的接線，在空載情況下其直流輸出電壓可達(dá)6 U_Tm。

電路在空載時(shí)，各級電容的充電過程簡單分析如下：在電源電勢為負(fù)半波時(shí)，V1導(dǎo)通，電源電勢經(jīng)V1、R_b向電容C₁充電至U_Tm；正半波時(shí)，電源與C₁串聯(lián)起來(U₃₀由0～2 U_Tm變化)，經(jīng)V2、R_b向C₂充電，使C₂上的電壓達(dá)到2 U_Tm。同樣在負(fù)半波時(shí)，電源還與C₂串聯(lián)(U₂₁由U_Tm～3 U_Tm變化)，經(jīng)R_b、V3向C₃及C₁充電，使C₃及C₁上的總電壓達(dá)到3 U_Tm，即C₃上的電壓達(dá)到2U_Tm；而在正半波時(shí)，電源與C₁、C₃串聯(lián)(U₅₀由2 U_Tm~4 U_Tm變化)經(jīng)R_b、V4向C₄及C₂充電，使C₄及C₂上的總電壓達(dá)到4 C₄及C₂，即C₄上的電壓達(dá)到2 C₄及C₂。依此類推，最終可使點(diǎn)6上的電位即直流輸出電壓達(dá)到6 U_Tm。

由于上一級電容的電荷需要由下一級電容供給和補(bǔ)充，串級裝置在接上負(fù)載時(shí)的電壓脈動δU和電壓降?U都比較大，級數(shù)越多及負(fù)載電流越大時(shí)，δU和?U越大。因此，這種串級直流高壓裝置的輸出電流較小，一般只能做到10mA左右。

2.試驗(yàn)方法

(1)進(jìn)行直流泄漏試驗(yàn)時(shí)，對被試品額定電壓為35kV及以下的電氣設(shè)備施加10～30kV的直流電壓；對額定電壓為110kV及以上的設(shè)備施加40kV的直流電壓，試驗(yàn)時(shí)按每級0.5倍試驗(yàn)電壓分階段升高電壓，每階段停留1min后，微安表的讀數(shù)即為泄漏電流值；同時(shí)還可以把泄漏電流與加壓時(shí)間的關(guān)系和泄漏電流與試驗(yàn)電壓的關(guān)系繪制成曲線進(jìn)行全面的分析。

(2)直流泄漏試驗(yàn)時(shí)，泄漏電流的判斷標(biāo)準(zhǔn)在試驗(yàn)規(guī)程中作了一些規(guī)定。對泄漏電流有規(guī)定的設(shè)備，應(yīng)按是否符合規(guī)定值來判斷。對規(guī)程中無明確規(guī)定的設(shè)備，以同一設(shè)備各相之間相互比較，或與歷年的試驗(yàn)結(jié)果比較及同類型的設(shè)備互相比較，就其變化來分析判斷。

3.微安表的保護(hù)

微安表是精密儀表，使用中應(yīng)十分愛護(hù)。一般微安表都有專門的保護(hù)裝置，其接線如圖3-25所示。在微安表回路中串聯(lián)一個(gè)阻值較大的電阻R(稱為增壓電阻)，當(dāng)有電流流過時(shí)，就在AB兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓降。當(dāng)電流超過微安表的額定電流時(shí)，AB兩端的電壓使放電管F放電，電流就從放電管中流過，保護(hù)了微安表。 由于整流后的直流電壓含有交流分量，所以并聯(lián)一個(gè)電容器C，以濾去整流后的交流分量，以減少微安表指針的擺動，同時(shí)，C還可以穩(wěn)定放電管F的放電電壓。當(dāng)試驗(yàn)回路因突然短路而出現(xiàn)電流時(shí)，放電管來不及動作，為此串入一個(gè)電感L以阻止大電流流過微安表，以避免微安表的損壞。因電容C也具有這個(gè)作用，故有時(shí)可不加電感L。在微安表表頭兩端并一開關(guān)S，在升壓或降壓過程中合上開關(guān)S，將微安表短接，只有在穩(wěn)定時(shí)才將S打開，保護(hù)微安表。

二、直流耐壓試驗(yàn)

直流耐壓試驗(yàn)與測量直流泄漏電流在方法上是一致的，但從試驗(yàn)的作用來看是有所不同的，前者是試驗(yàn)絕緣強(qiáng)度，其試驗(yàn)電壓較高；后者是檢查絕緣情況，試驗(yàn)電壓較低。目前在發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、電纜、電容器等設(shè)備的絕緣預(yù)防性試驗(yàn)中廣泛地應(yīng)用這一試驗(yàn)。它與交流耐壓試驗(yàn)相比，主要有以下一些特點(diǎn)：

(1)在進(jìn)行工頻耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)設(shè)備的容量,當(dāng)試驗(yàn)電容量較大的試驗(yàn)時(shí)，需要較大容量的試驗(yàn)設(shè)備，在一般情況下不容易辦到。而在直流電壓作用下，沒有電容電流，故做直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，只需供給較小的(最高只達(dá)毫安級)泄漏電流，加上可以用串級的方法產(chǎn)生直流高壓，試驗(yàn)設(shè)備可以做得體積小而且比較輕巧，適用于現(xiàn)場預(yù)防性試驗(yàn)的要求。

(2)在進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，可以同時(shí)測量泄漏電流，并根據(jù)泄漏電流隨所加電壓的變化特性來判斷絕緣的狀況，如圖3-20所示，以便及早地發(fā)現(xiàn)絕緣中存在的局部缺陷。

(3)直流耐壓試驗(yàn)比交流耐壓試驗(yàn)更能發(fā)現(xiàn)電機(jī)端部的絕緣缺陷。其原因是由于交流電壓作用下，絕緣內(nèi)部的電壓分布是按電容分布的。在交流電壓作用下，電機(jī)繞組絕緣的電容電流沿絕緣表面流向接地的定子鐵芯，在繞組絕緣表面半導(dǎo)體防暈層上產(chǎn)生明顯的電壓降落，離鐵芯越遠(yuǎn)，繞組上承受的電壓越小。而在直流電壓下，沒有電容電流流經(jīng)線棒絕緣，端部絕緣上的電壓較高，有利于發(fā)現(xiàn)繞組端部的絕緣缺陷。

(4)直流耐壓試驗(yàn)對絕緣的損傷程度比交流耐壓小。交流耐壓試驗(yàn)時(shí)產(chǎn)生的介質(zhì)損耗較大，易引起絕緣發(fā)熱，促使絕緣老化變質(zhì)。對被擊穿的絕緣，交流耐壓試驗(yàn)時(shí)的擊穿損傷部分面積大，增加修復(fù)的困難。

(5)由于直流電壓作用下在絕緣內(nèi)部的電壓分布和交流電壓作用下的電壓分布不同，直流耐壓試驗(yàn)對交流設(shè)備絕緣的考驗(yàn)不如交流耐壓試驗(yàn)接近實(shí)際運(yùn)行情況。絕緣內(nèi)部的氣隙也不像在交流電壓作用下容易產(chǎn)生游離、發(fā)生熱擊穿，因此，相對來說，直流耐壓試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)絕緣缺陷的能力比交流耐壓試驗(yàn)差。因此，不能用直流耐壓試驗(yàn)代替交流耐壓試驗(yàn)，兩者應(yīng)配合使用。

 (6)直流耐壓試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)電壓值的選擇是一個(gè)重要的問題。如前所述，由于直流電壓下的介質(zhì)損耗小，局部放電的發(fā)展也遠(yuǎn)比交流耐壓試驗(yàn)時(shí)弱，故絕緣在直流電壓作用下的擊穿強(qiáng)度比交流電壓作用下高，在選擇直流耐壓試驗(yàn)的試驗(yàn)電壓值時(shí)，必須考慮到這一點(diǎn)，并主要根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來確定。例如對發(fā)電機(jī)定子繞組，按不同情況，其直流耐壓試驗(yàn)電壓值分別取2～3倍額定電壓；對油紙絕緣電力電纜，2～10kV電纜取5倍額定電壓，15～30kV取4倍額定電壓；35kV及以上分別取2.6～2倍額定電壓。直流耐壓試驗(yàn)時(shí)的加壓時(shí)間也應(yīng)比交流耐壓試驗(yàn)長一些。如發(fā)電機(jī)試驗(yàn)電壓是以每級0.5倍額定電壓，分階段升高的，每階段停留1min，讀取泄漏電流值；電纜試驗(yàn)時(shí)，在試驗(yàn)電壓下持續(xù)5min，以觀察并讀取泄漏電流值。

三、直流高壓的測量

當(dāng)試驗(yàn)時(shí)，若被試品的電容量C_X較大，或?yàn)V波電容器C的數(shù)值較大，同時(shí)其泄漏電流又非常小時(shí)，輸出的直流電壓較為平穩(wěn)，此時(shí)，被試品上所加的直流電壓值可在工頻試驗(yàn)變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行測量，然后換算出高壓側(cè)的直流電壓值。一般情況下，最好在高壓側(cè)進(jìn)行測量。高壓側(cè)測量直流高電壓的方法通常有下列幾種。

(1)用高值電阻串聯(lián)微安表或高值電阻分壓器。這兩種方法是測量直流高壓的常用而又比較方便的方法，其接線如圖3-26所示，被測電壓為

或                                                 (3-19)

使用分壓器時(shí)，應(yīng)選用內(nèi)阻高的電壓表，如靜電電壓表、晶體管電壓表、數(shù)字電壓表或示波器等。

電阻R₁是一個(gè)能夠承受高電壓且數(shù)值穩(wěn)定的高值電阻，通常由多個(gè)碳膜電阻或金屬膜電阻串聯(lián)而成。由于高壓直流電源的容量較小，為了使R₁的接入不致影響其輸出電壓，也為了使R₁本身不致過熱，通過R₁的電流不應(yīng)太大；另一方面，這一電流也不應(yīng)太小，以免由于電暈放電和絕緣支架的漏電流而造成測量誤差。一般按照通過R₁的電流為0.1～1mA來選取R₁值，并把R₁放在絕緣筒中，并充以絕緣油，可以抑制或消除電暈放電和漏電，并降低溫升，從而提高R₁阻值的穩(wěn)定性。

(2)用高壓靜電電壓表測量直流高壓的平均值。

(3)用球一球間隙測量直流高壓的峰值。

四、試驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng)

(1)試驗(yàn)時(shí)，微安表必須按圖3-25接線進(jìn)行保護(hù)。

(2)試驗(yàn)完畢，必須先將被試品上的殘余電荷放掉，放電時(shí)最好先通過電阻放電。

(3)試驗(yàn)小容量的試品時(shí)，需接入0.lμF左右的濾波電容C，以減小被試品上的電壓脈動。